DE2449376C2 - HF generator with voltage stabilization - Google Patents

HF generator with voltage stabilization

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DE2449376C2 DE19742449376 DE2449376A DE2449376C2 DE 2449376 C2 DE2449376 C2 DE 2449376C2 DE 19742449376 DE19742449376 DE 19742449376 DE 2449376 A DE2449376 A DE 2449376A DE 2449376 C2 DE2449376 C2 DE 2449376C2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L5/00Automatic control of voltage, current, or power

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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen HF-Generator, vorzugsweise für Tonbandgeräte, mit mindestens einem Oszillator-Transistor 1, 2, dessen Basisspannung durch einen an die Versorgungsspannung gelegten Spannungsteiler erzeugt wird, welcher aus einem Widerstand 4 > 3, 4 und einer in Flußrichtung betriebenen Diode 5, 6 besteht, und mit einer Regelschaltung zur Stabilisierung der Oszillatoramplitude, die über einen in den Fußpunkt des Basis-Spannungsteilers eingefügten Speicherkondensator 7 auf den Arbeitspunkt des Oszillator-Transi- ·ο stors 1,2 einwirkt.The invention relates to an HF generator, preferably for tape recorders, with at least one Oscillator transistor 1, 2, the base voltage of which is determined by a voltage divider connected to the supply voltage is generated, which consists of a resistor 4> 3, 4 and a diode 5, 6 operated in the forward direction consists, and with a control circuit to stabilize the oscillator amplitude, which is in the base of the base voltage divider inserted storage capacitor 7 to the operating point of the oscillator transi- · ο stors 1,2 acts.

Aus der US-PS 38 24 491 ist eine insbesondere auch als integrierte Schaltung konzipierte Gegentaktoszillatorschaltung mit Quarzsteuerung und mit Amplitudenstabilisierung bekannt, bei der eine Rückwärtsregelung '"> auf den Arbeitspunkt der Oszillator-Transistoren stattfindet. Die Regelspannung wird dabei von einem über Trennverstärker gespeisten Zweiweggleichrichter und über ein Siebglied zwei Differenzverstärkern zugeführt, die den Arbeitspunkt der Oszillator-Transi- «> stören festlegen. Da die Last über weitere Trennverstärker gespeist wird, findet bei dieser bekannten Schaltung keine Amplitudenstabilisierung statt, wenn starke Belastungsänderungen eine entsprechende Rückwirkung auf die Ausgangsspannung verursachen. n>From US-PS 38 24 491 a push-pull oscillator circuit designed especially as an integrated circuit with crystal control and with amplitude stabilization is known, in which a backward regulation takes place on the operating point of the oscillator transistors and fed via a filter element to two differential amplifiers which determine the operating point of the oscillator transistors. Since the load is fed via further isolating amplifiers, there is no amplitude stabilization in this known circuit if strong changes in load cause a corresponding reaction on the output voltage. n >

Eine weitere bekannte Schaltung nach der US-PS 582 bezieht sich auf die Beeinflussung der Aussteuerung einer HF-Sender-Endstufe. Zu diesem Zweck befindet sich im Gittervorspannungskreis der HF-Endstufe eine zusätzliche Gleichrichter-Anordnung, welche eine automatische Erhöhung der negativen Gittervorspannung mit zunehmender Steueramplitude bewirkt Der Schwellwert dieser Gleichrichterschaltung ist von Hand einstellbar, so daß damit der absolute Wert der HF-Sendeleistung geregelt werden kann bei gleichzeitig wirksamer Arbeitspunktregelung für die H F-Leistungsendstufe. Da es sich hier um eine Vorwärtsregelung handelt, ergibt sich am Ausgang der H F-Endstufe nur eine mehr oder weniger gute Stabilisierung der Ausgangsleistung in einem bestimmten Schwankungsbereich der verschiedenen, für die Ausgangsleistung bestimmenden Einflußgrößen.Another known circuit according to US-PS 582 relates to influencing the Control of an HF transmitter output stage. To this Purpose there is an additional rectifier arrangement in the grid bias circuit of the HF output stage, which automatically increases the negative grid bias with increasing control amplitude The threshold value of this rectifier circuit can be set manually, so that the absolute value the RF transmission power can be regulated with at the same time effective operating point regulation for the H F power output stage. Since this is a feedforward control, the output of the HF output stage only a more or less good stabilization of the output power in a given Range of fluctuation of the various influencing variables that determine the output power.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine speziell als HF-Leistungsoszillator für Tonbandgeräte besonders geeignete Anordnung anzugeben, welche eine von Schwankungen, sowohl der Versorgungsspannung und der Temperatur, als auch weiterer Einflußgrößen, wie z. B. der Belastung, unabhängige HF-Leistung für die Speisung des Löschkopfes und der Vormagnetisierung des Aufnahmekopfes abgibt. Gemäß den bekannten Anforderungen, welche hinsichtlich der Linearität an HF-Generatoren für Tonaufzeichnungszwecke zu stellen sind, beinhaltet die Aufgabe der Erfindung zugleich die erforderliche Regelschaltung so auszubilden, daß trotz schwankender Belastung und hoher Leistungsentnahme mit einer selbstschwingenden Generatorschaltung ohne aufwendige Filter eine hohe Verzerrungsfreiheit erreicht wird.The object of the invention is to provide an especially designed RF power oscillator for tape recorders indicate suitable arrangement, which one of fluctuations, both the supply voltage and the temperature, as well as other influencing factors, such as. B. the load, independent RF power for the Supply of the erase head and the premagnetization of the recording head emits. According to the known Requirements that are to be placed on HF generators for sound recording purposes in terms of linearity are, includes the object of the invention at the same time to train the required control circuit so that despite fluctuating load and high power consumption with a self-oscillating generator circuit A high degree of freedom from distortion is achieved without complex filters.

Erfindungsgemäß ist der HF-Generator derart ausgebildet, daß parallel zum Speicherkondensator 7 ein Widerstand 8 und die Collector-Emitterstrecke eines Schalttransistors 9 liegt, und daß der Basis des Schalttransistors 9 eine vom Ausgang des HF-Generators mittels Spannungsteiler 10, U abgegriffene Teilspannung mit einer solchen Polarität zugeführt wird, daß der Speicherkondensator 7 in jeder positiven Oszillatorhalbwelle eine von der durch die Höhe der Ausgangsspannung bestimmten Stromflußzeit des Schalttransistors 9 abhängige Entladung erfährt.According to the invention, the HF generator is designed such that a parallel to the storage capacitor 7 Resistor 8 and the collector-emitter path of a switching transistor 9 is located, and that the base of the Switching transistor 9 is tapped off from the output of the HF generator by means of a voltage divider 10, U Partial voltage is supplied with such a polarity that the storage capacitor 7 in each positive Oscillator half-cycle a current flow time of the determined by the level of the output voltage Switching transistor 9 experiences dependent discharge.

A b b. 1 zeigt ein Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltung mit Gegentakt-Oszillator.A b b. 1 shows an example of the circuit according to the invention with a push-pull oscillator.

Durch diese Maßnahmen wird im Sinne der Aufgabenstellung eine praktisch verzögerungsfreie Nachregelung des Arbeitspunktes des Oszillators 1, 2 herbeigeführt. Dieser Vorteil resultiert aus der Arbeitsweise des Schalttransistors 9 als Entladeglied für den Speicherkondensator 7. Im durchgeschalteten Zustand stellt die Collector-Emitterstrecke des Schalttransistors 9 einen sehr niedrigen Widerstand in der Größenordnung nur einiger 10 Ω dar, welcher durch die /?,/.-Grenzkurve des Collectorspannungs/Collectorstrom-Kennlinienfeldes bestimmt ist. Damit wird es trotz eines relativ hohen Kapazitätswertes des Speicherkondensators 7 ermöglicht, die für eine Stabilisierungsregelung erforderliche Änderung der Kondensatorladung während einer einzigen Halbwelle zu realisieren; denn der Entladeweg enthält außer der Collector-Emitterstrecke des Schalttransistors 9 keine weiteren Bauelemente. Im Vergleich zu dieser sehr schnell wirkenden Arbeitspunktkorrektur während der positiven Halbwelle der Steuerspannung des Schalttransistors 9 ist die Aufladezeit des Speicherkondensators 7 durch den Wert des Spannungsteiler-Widerstandes 3, 4 des Oszillators gegeben. Sie ist relativ hoch, so daß während der Sperrphase des Schalttransistors 9 nur eine geringe Nachladung erfolgt. Zu ihrer KompensationThese measures make the task practically instantaneous in terms of the task at hand Adjustment of the operating point of the oscillator 1, 2 brought about. This advantage results from the way it works of the switching transistor 9 as a discharge element for the storage capacitor 7. In the through-connected state the collector-emitter path of the switching transistor 9 has a very low resistance of the order of magnitude only a few 10 Ω, which is determined by the / ?,/.- limit curve of the collector voltage / collector current characteristic field is determined. This makes it possible, despite a relatively high capacitance value of the storage capacitor 7, that for a Stabilization control required change in capacitor charge during a single half-cycle to realize; because apart from the collector-emitter path of the switching transistor 9, the discharge path does not contain any further components. Compared to this very fast working point correction during the The positive half-cycle of the control voltage of the switching transistor 9 is the charging time of the storage capacitor 7 given by the value of the voltage divider resistor 3, 4 of the oscillator. It is relatively high, so that During the blocking phase of the switching transistor 9, only a slight recharge takes place. To compensate them

genügt eine nur kurze Öffnungszeit des Schalttransistors 9 bei der nächsten positiven Halbwelle, d. h. ein Stromflußwinkel von nur wenigen Winkelgraden während des Spitzenwertes der Steueramplitude.an only short opening time of the switching transistor 9 at the next positive half-cycle is sufficient, i.e. H. a Current conduction angle of only a few degrees during the peak value of the control amplitude.

Der Stromflußwinkel des Schalttransistors 9 ist stets kleiner als 180°, da die Collector-Emitterstrecke nur solange geöffnet ist, wie die Amplitude der Steuerspannung während der positiven Halbwelle einen höheren Wert hat, als die Basis-Emitterschwellspannung Ubes « 0,7 V. A b b. 2 zeigt prinzipiell die Verhältnisse für 3 verschiedene Ampütudenwerte. Mit abnehmender Amplitude der Steuerspannung nimmt der Stromflußwinkel und damit die Entladezeit entsprechend ab.The current conduction angle of the switching transistor 9 is always less than 180 °, since the collector-emitter path is only open as long as the amplitude of the control voltage during the positive half-cycle has a higher value than the base-emitter threshold voltage Ubes «0.7 V. A b b. 2 shows in principle the relationships for 3 different ampute values. As the amplitude of the control voltage decreases, the current conduction angle and thus the discharge time decrease accordingly.

Praktisch stellt sich der Arbeitspunkt des Oszillators je nach Versorgungsspannung und Belastung, nach einer durch die Aufladezeitkonstante gegebenen weichen Anlaufphase auf eine definierte Ausgangsamplitude ein, die dann verzögerungsfrei stabil gehalten wird und deren Wert durch die Höhe der Steuerspannung des Schalttransistors 9 festgelegt ist. Diese Ste.erspannung wird als Teilspannung vom Ausgang des HF-Generators abgegriffen.In practice, the operating point of the oscillator adjusts itself to a defined output amplitude, depending on the supply voltage and load, after a soft start-up phase given by the charging time constant, which is then kept stable without delay and whose value is determined by the level of the control voltage of the switching transistor 9. This control voltage is tapped as a partial voltage from the output of the HF generator.

Die Regelvorgänge verlaufen sowohl bei Versorgungsspannungsänderungen als auch bei betriebsbedingten Lastschwankungen, wie z. B. der Zuschaltung eines weiteren Löschkopfes, sehr steil und schnell, so daß die Betriebswerte am Ausgang praktisch unverändert bleiben.The control processes take place both when the supply voltage changes as well as operational load fluctuations, such as B. the connection of another erase head, very steep and fast, like that that the operating values at the output remain practically unchanged.

So liegt z. B. die Abweichung der HF-Ausgangsamplitude bei Betriebsspannungsschwankungen von ±25% unter 0,2 db. Auch bei einer Laständerung um 100% ändert sich die Ausgangsamplitude nur um ca. 0,3 db.So is z. B. the deviation of the RF output amplitude with operating voltage fluctuations of ± 25% below 0.2 db. Even with a load change of 100% the output amplitude only changes by approx. 0.3 db.

Der zum Speicherkondensator 7 parallel geschaltete Widerstand 8 hat die Aufgabe, den Kondensator 7 bei abgeschaltetem Oszillator zu entladen. Der Widerstandswert ist so bemessen, daß die Zeitkonstante groß ist gegenüber der für die Aufladung beim Einschalten wirksamen Zeitkonstante, die durch den Wert des Spannungsteiler-Vorwiderstandes 3, 4 gegeben ist. Mit der definierten Entladung des Speicherkondensators 7 beim Abschalten des Oszillators wird sichergestellt, daß beim Wiedereinschalten ein ebenso definiertes weiches und knackfreies Anschwingen mit der Aufladezeitkonstante erfolgt.The resistor 8 connected in parallel to the storage capacitor 7 has the task of the capacitor 7 at to discharge the switched-off oscillator. The resistance value is such that the time constant is large is compared to the time constant effective for charging when switching on, which is determined by the value of the Voltage divider series resistor 3, 4 is given. With the defined discharge of the storage capacitor 7 when the oscillator is switched off, it is ensured that when the oscillator is switched on again, an equally defined soft and crack-free oscillation takes place with the charging time constant.

Eine Erfindungsweiterbildung liegt darin, daß die der Basis des Schalttransistors 9 zugeführte Steuerspannung über einen einstellbaren Spannungsteiler 10, 11 von der HF-Ausgangsspannung abgegriffen w;rd.A further development of the invention is that the control voltage fed to the base of the switching transistor 9 is tapped from the HF output voltage via an adjustable voltage divider 10, 11 ; approx.

Bei der hohen Stabilität der H F-Ausgangsspannung, wie sie mit der erfindungsgemäßen Anordnung erreicht wird, ist es zwar für viele Anwendungsfälle ausreichend, die vom Ausgang entnommene Teilspannung für die Ansteuerung des Schalttransistors 9 mittels fester Widerstände 10, 11 zu bilden. Die hier darüberhinaus vorgeschlagene Maßnahme, den Spannungsteiler für die Steuerspannung des Schalttransistors 9 einstellbar auszuführen, ist jedoch erforderlich, wenn für den Wert der Ausgangsspannung sehr enge Toleranzen gefordert werden.With the high stability of the H F output voltage, as achieved with the arrangement according to the invention it is sufficient for many applications to use the partial voltage taken from the output for the Control of the switching transistor 9 by means of fixed resistors 10, 11 to form. The ones here as well proposed measure, the voltage divider for the control voltage of the switching transistor 9 adjustable must be carried out, however, if very tight tolerances are required for the value of the output voltage will.

Eine andere Weiterbildung betrifft die weitere Reduzierung von Temperatureinflüssen und hat zum Gegenstand, daß in den Spannungsteile- 10, 11 für die Zuführung der Steuerspannung des Schalttransistors 9 ein temperaturabhängiger Widerstand eingefügt ist.Another development relates to the further reduction of temperature influences and has to Object that in the voltage parts 10, 11 for the supply of the control voltage of the switching transistor 9 a temperature-dependent resistor is inserted.

Bauteilebedingte Temperatureinflüsse jeder Art werden in der erfindungsgemäßen Anordnung im Umfang der hohen Regelsteilheit automatisch mit reduziert. Wenn die verbleibende Temperaturabhängigkeit jedoch in Fällen mit besonders hohen Anforderungen als noch nicht ausreichend erachtet wird, bietet die hier vorgeschlagene Maßnahme, den Spannungsteiler 10,11 für die Steuerspannung des Schalttransistors temperaturabhängig auszuführen, die Möglichkeit der weiteren Verbesserung des Temperaturverhaltens des HF-Generators. Component-related temperature influences of all kinds are in the scope of the arrangement according to the invention automatically reduced due to the high control steepness. If the remaining temperature dependence, however is not considered sufficient in cases with particularly high requirements, offers here proposed measure, the voltage divider 10, 11 for the control voltage of the switching transistor as a function of temperature the possibility of further improving the temperature behavior of the HF generator.

Schließlich wird die Erfindung vorschlagsweise noch derart ausgestaltet, daß in den Spannungsteiler 10, 11 für die Zuführung der Steuerspannung des Schalttransistors 9 ein spannungsabhängiger Widerstand eingefügt ist.Finally, the invention is proposed in such a way that the voltage divider 10, 11 for the supply of the control voltage of the switching transistor 9, a voltage-dependent resistor is inserted is.

Mit der Einführung eines geeignet dimensionierten spannungsabhängigen Widerstandes in das Spannungsteilernetzwerk für den Schalttransistor 9 läßt sich einerseits die Regelsteilheit der Anordnung noch weiter erhöhen, ohne etwa Instabilitäten befürchten zu müssen. Andererseits ergibt sich der Vorteil, die Dimensionierung der Wirkung des spannungsabhängigen Wider-Standes so optimieren zu können, daß die Linearität der Ausgangswechselspannung weiter verbessert wird.With the introduction of a suitably dimensioned voltage-dependent resistor in the voltage divider network for the switching transistor 9, on the one hand, the control steepness of the arrangement can be further increased without having to fear instabilities. On the other hand, there is the advantage of dimensioning to optimize the effect of the voltage-dependent resistance so that the linearity of the AC output voltage is further improved.

Die in Abb. 1 benutzten Ziffern sind den einzelnen Schaltelementen wie folgt zugeordnet:The numbers used in Fig. 1 are assigned to the individual switching elements as follows:

1,2 = Oszillator-Transistor1,2 = oscillator transistor

3,4 = Vorwiderstand des Basisspannungs3.4 = series resistance of the base voltage

teilersdivider

5,6 = Diode in Flußrichtung = Querwider5,6 = diode in flow direction = transverse resistor

stand des Basisspannungsteilersstand of the base voltage divider

7 = Speicherkondensator7 = storage capacitor

8 = Entladewiderstand8 = discharge resistance

9 = Schalttransistor9 = switching transistor

10,11 = Spannungsteiler für Steuerspannung10.11 = voltage divider for control voltage

des Schalttransistors
12 = Emitterwiderstand
of the switching transistor
12 = emitter resistance

13, 14,15,16 = Rückkopplungsnetzwerk
17,18 = Schwingungskreis
13, 14,15,16 = feedback network
17.18 = oscillation circuit

19 = Lastwiderstand (z. B. Löschkopf)19 = load resistance (e.g. erase head)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. HF-Generator, vorzugsweise für Tonbandgeräte, mit mindestens einem Oszillator-Transistor, dessen Basisspannung durch einen an die Versorgungsspannung gelegten Spannungsteiler erzeugt wird, welcher aus einem Widerstand und einer in Flußrichtung betriebenen Diode besteht, und mit einer Regelschaltung zur Stabilisierung der Oszillatoramplitude, die über einen in den Fußpunkt des Basis-Spannungsteilers eingefügten Speicherkondensator auf den Arbeitspunkt des Oszillator-Transistors einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Speicherkondensator ein Widerstand und die Collector-Emitterstrecke eines Schalttransistors liegt, und daß der Basis des Schalttransistors eine vom Ausgang des HF-Generators mittels Spannungsteiler abgegriffene Teilspannung mit einer solchen Polarität zugeführt wird, daß der Speicherkondensator in jeder positiven Oszillatorhaibwelie eine von der durch die Höhe der Ausgangsspannung bestimmten Stromflußzeit des Schalttransistors abhängige Entladung erfährt1. HF generator, preferably for tape recorders, with at least one oscillator transistor, whose base voltage is generated by a voltage divider connected to the supply voltage , which consists of a resistor and a diode operated in the forward direction, and with a control circuit to stabilize the oscillator amplitude, which has a in the base of the Base voltage divider inserted storage capacitor on the operating point of the oscillator transistor acts, characterized in that a resistor parallel to the storage capacitor and the collector-emitter path of a switching transistor is located, and that the base of the switching transistor a partial voltage tapped from the output of the HF generator by means of a voltage divider of such a polarity that the storage capacitor is in each positive oscillator half experiences a discharge that is dependent on the current flow time of the switching transistor, which is determined by the level of the output voltage 2. HF-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Basis des Schalttransistors zugeführte Steuerspannung über einen einstellbaren Spannungsteiler von der H F-Ausgangsspannung abgegriffen wird.2. HF generator according to claim 1, characterized in that the base of the switching transistor supplied control voltage via an adjustable voltage divider from the H F output voltage is tapped. 3. HF-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Spannungsteiler für die Zuführung der Steuerspannung des Schalttransistors ein temperaturabhängiger Widerstand eingefügt ist.3. HF generator according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage divider for the Supplying the control voltage of the switching transistor, a temperature-dependent resistor is inserted. 4. HF-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Spannungsteiler für die Zuführung der Steuerspannung des Schalttransistors ein spannungsabhängiger Widerstand eingefügt ist.4. HF generator according to claim 1 or 2, characterized in that the voltage divider for the Supplying the control voltage of the switching transistor, a voltage-dependent resistor is inserted. 2020th
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